MNC

Modellbasierte Numerische Steuerung zur Automatisierung von Gießprozessen

Projektförderung

Hintergrund

Schwerkraft-Metallgießen erfordert hohe Prozesstemperaturen wodurch Werker unmittelbaren Gefahren ausgesetzt sind. Deshalb ist es ein wichtiger Schritt, den Prozess so gut wie möglich zu automatisieren. Aktuell werden dafür Teach-In-Verfahren oder eine nominelle Stellgröße für eine industrielle Steuerung verwendet. Beide Ansätze sind mit einem Zeitaufwand und Personeneinsatz in Prozessnähe verbunden. Sensoren zur Prozesskontrolle (Optisch und Gewicht) sind vorhanden, werden aber nicht verwendet um bei Abweichungen einzugreifen (Regelung).

Problemstellung

Derzeit steht einer vollautomatisierten Lösung mittels industrieller Steuerung inklusive Regelung, der nichtlinear und komplexe Zusammenhang zwischen Stell- und Istgröße im Wege. Außerdem gibt es kein allgemeingüliges Konzept, wie Prozessgrößen welche die Achssollwerte beeinflussen, mit in den Regelkreis der Steuerung integriert werden. Ein weiterers Problem besteht in der Integration der Modellparameter des mathematisch beschriebenen Gießmodells in das System. Diese sind abhängig von einer Prozessgröße, nicht geschlossen darstellbar und abhängig von der Geometrie der Gießpfanne.

Zielsetzung/Ergebnisse

Ziel des Projektes ist die Realisierung einer industriellen Steuerung für das Schwerkraft-Metallgießen. Dabei soll ein Demonstrator, bestehend aus 2 Linearachsen und einer Drehachse aufgebaut werden. Die Achsen erhalten ihre Sollwerte von einer Steuerung, in die ein mathematisches Prozessmodell integriert wurde. Im Gegensatz zum Fräsprozess werden eine Sollflussrate und ein einzuhaltender Auftreffpunkt in Form eines Prozesscodes vorgegeben. Das aktuelle Gewicht der Gießpfanne wird über einen Wägesensor gemessen und zurück geführt. Es entsteht so ein überlagerter Regelkreis über dem bisherigen klassischen Positions-Regelungskreis für die Achsen. Dadurch sollen folgende Dinge ermöglicht werden:

  • Berechnung der Achs-Sollwerte für eine vorgegebene Flussrate auf Basis des Modells
  • Schätzung (Kalman Filter) der Flussrate auf Basis des Modelles sowie des gemessenen Gewichts
  • Ausgleich der Bewegung der Gussschnauze, welche bei einer Drehung der Rotationsachse erfolgt
  • Regelung der Flussrate und damit Reagieren auf Prozessstörungen und Modellungenauigkeiten

Die zwei wesentlichen Ziele des Projektes MNC sind eine einfache und gefahrenlose Handhabung und Inbetriebnahme verschiedener Gießpfannen. Zudem wird bei der Entwicklung der Steuerungsarchitektur die Übertragbarkeit auf andere Prozesse soweit möglich sicher gestellt.

Ihr Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt Elser
M.Sc.

Anja Elser

Wissenschaftliche Mitarbeiterin "Software- und Engineeringmethoden"

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